Amplificadores de RF sintonizados

Amplificación de señales de RF

Amplificador de banda anchaRespuesta en frecuencia plana, muy bajo ruido y muy buena linealidad

(muy baja distorsión armónica y por intermodulación)

Amplificador para CATV•Igual ganancia para todos los canales•Rango 0,1MHz a1GHz

Filtro pasabanda+

Amplificador de banda ancha

Amplificadores sintonizados

Amplificador para Frecuencias Intermedias•Anchos de banda de algunos MHz•Sintonizadores de TV

Amplificador de entradaAmplificador de Frecuencias Intermedias•Anchos de banda de algunas decenas de KHz•Sintonizadores AM/FM

Amplificadores de RF de potencia de alto rendimiento

Transmisores de radio, televisión, enlaces de micro ondas, satélites, telefonía móvil, etc.

Ejemplo

Ejemplo

Ejemplo

Ejemplo

Amplificador de banda ancha

•Ganancia = 22dB•Rango 40MHz a 450MHz•Planicidad +/- 0,2dB de 40 a 450 MHz

¡No es un amplificador sintonizado!

Ejemplo: Amplificador de banda ancha

LM733

Ejemplo:Filtro acústico de superficie de 6MHZ de ancho de banda centrado en 45 MHz + LM733

¡No es un amplificador sintonizado!

• Las señales de RF generalmente son de muy baja amplitud,desde algunos µV a algunos mV

• Es posible diseñar etapas amplificadoras con un solotransistor en una implementación discreta y paresdiferenciales en una implementación integrada

• El concepto predominante es que éstas etapas operan con unancho de banda relativamente pequeño con respecto a lafrecuencia central de la banda de frecuencias amplificadas,rechazando débil o fuertemente las frecuencias fuera de labanda de interés.

Introducción

Amplificadores sintonizados

• Se transmite una señal de interés llamada banda base

• La señal banda base modula una portadora en el transmisor

• En el receptor se sintoniza esa portadora modulada y se la amplifica

• La portadora + banda base se amplifica y se demodula obteniendo nuevamente la señalde interés

Enlaces radio eléctricos

TX

RX

Banda base Portadora Señal transmitida

Señal recibida y levemente amplificada Se desplaza a la FI y se amplifica más Banda base

FI

Amplificador de RF sintonizable

Amplificador de RF muy selectivo

Oscilador de RF sintonizable

Control de sintonía

Demodulador(audio y/o video)

Fuente de alimentación para alta potencia

Fuente de alimentación para baja potencia

Multiplicador

Control Automático de Ganancia

Amplificador de audio

Altoparlante

Ejemplo: Receptor de radio AM o FM o TV

Video

ControlAutomático de Frecuencia

102,3MHz

113MHz

10,7MHz

Los valores de frecuencia ejemplifican un receptor de Frecuencia Modulada

20 a 15000 Hz

Receptor de radio de AM

Famosa radio Spica ST600(MP3 de los años 60)

Ejemplo:

Ejemplo: sintonizador de TV

Ejemplo: sintonizador de FM

Ejemplo: sintonizador de FM

Etapa amplificadora básica

−+

=++

==

ωω

ωω

ωω O

O

m

T

m

i

O

j

gg

LjCjg

gVVH

Q11

gCTOω=Q

LCO1

=ω

LceT CCCC ++=Lce RR

g 11+=

La ganancia de la etapa es:

Donde se tiene que:

Respuesta del amplificador sintonizado básico:

( )( )OH

Hωω

( )( )OH

Hωω

−=ωω

ωω O

O

x Q

45

45

Adaptación de impedancias:

• Las redes de adaptación deben presentar la impedancia conjugada.• Adaptación en parte real (máxima transferencia de potencia)• Adaptación en parte imaginaria (sintonía)• Redes de adaptación sin pérdidas, formadas por elementos no

disipativos: L, C, transformadores, líneas de transmisión.• Banda limitada.

Zg

ZC

vG

Red

de

adap

taci

ón

Red

de

adap

taci

ónZENT ZSAL

ZENT* ZSAL

*

Redes de adaptación de impedancias:

Acoplamiento entre etapas

Acoplamiento con transformador

Acoplamiento a concapacitor dividido

Acoplamiento con autotransformador

Selectividad

dBabandadeanchodBabandadeanchoS

360−−

=

Coeficiente de acoplamiento entre etapas (doble sintonía)

Amplificadores sintonizados escalonadamente

Para lograr una sintonía escalonada cada amplificador debe sintonizarse a una frecuencia ligeramente diferente a la frecuencia central deseada

Ajuste de las frecuencias de sintonía de cada etapa

f01 f02

BWff CENTRAL .35,001 −=BWff CENTRAL .35,002 +=

totalbandadeanchoBW =totalbandadeanchoBWBW .707,021 ==

Estabilidad• A veces, debido a la elevada ganancia, basta una pequeña realimentación

para que un dispositivo activo se vuelva inestable, es decir, se comporte como un oscilador (aparece una señal a la salida sin señal de entrada) (realimentación positiva)

• El diseño de un amplificador debe garantizar siempre la estabilidad

La realimentación puede dar lugar a inestabilidades

Modelo de un transistor bipolar

Criterios de Estabilidad

Técnicas de estabilización

Criterio de Linvill:

( ) Estableyyyyegg2 211221122211 ⇒>ℜ−

Criterio de Stern:

( )( ) ( ) Estableyyeyygg2 21122112'

22'

11 ⇒ℜ+>++ LS GG

• Unilaterización => y12 = 0• Neutralización => compensar parte imaginaria de y12• Elección adecuada de impedancias fuente y carga de

modo que cumpla Stern o Linvill